DE1908709A1 - Potentiometer fuer die Steuerung von Magnetspulen in Magnetventilen - Google Patents

Description

• Potentiometer für die Steuerung von Magnetspulen in Magnetventilen Die Erfindung betrifft ein Potentiometer, welches insbepndere für die Steuerung von Magnetspulen in Magnetventilen für die Steuerung von Druckregelvorgängen Verwendung finden soll. Potentiometer dieser Art haben die Aufgabe, die Betätigungsspannung bzw. den Arbeitsstrom von Magnetspulen kontinuierlich zu erhöhen und zu senken, um damit nachgeschaltete Medien in festgelegten Formen zu verändern. Dies kann geschehen, indem die Potentiometer direkt als Vorwiderstände vor die Magnetspulen geschaltet sind oder als Steuerglieder für eine e.ktronische Schaltung verwendet worden deren Ausgänge dann die Magnetspulen speisen.
• Bekanntlich haben alle in derartigen Einrichtungen verwendeten Magnete eine Kennlinie, die das Verhältnis von Magnetkraft zur Stromaufnahme bzw. zur Spannung zum Ausdruck bringt. Beispielsweise in Druckluft steuerungen für Bremseinrichtungen werden Magnetventile verwendet, um den Druck in feinsten Abstufungen nach oben und nach unten zu regeln. Das Hoch- und Niederregeln erfolgt mit Hilfe von Potentiometern. Die bisherirgen Einrichtungen haben den Nachteil, daß infolge der elektrischen Hysteresis des Magneten, die sich mit der mechanischen Hysteresis des Regelventiles addiert, eine Verzögerung der Regelvorgänge eintritt, wenn man von der einen Regelrichtung in die andere übergeht. Beim Hochregeln wird beispielsweise ein größerer Strom als beim nach unten Regeln gebraucht, und zwar bei jeder Richtungsumkehr. Dies bedingt, daß bei der erwähnten Umkehr in der Regelrichtung das nachgeschaltete Regelventil nicht sofort anspricht, sondern immer mit einer für bestimmte Regelvorgänge untragbaren Verzögerung arbeitet.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Potentiometer aufv zuzeigen, bei dem die mechanische und die elektrische Hysteresis der gesamten Regelanlage kompensiert ist, so daß eine feinstufige Regelung auch bei Umkehr der Regelrichtung jederzeit möglich ist. Dardber hinaus soll die Regelwirkung - je nach den gerade vorliegenden An¢> forderungen - auch bei einer relativ kleben Verdrehung des Potentiometers ohne Totweg eintreten.
• Dies wird erfindungsgemäß durch ein Potentiometer der eingangs beschriebenen Art erreicht, bei der zusätzlich zu der üblichen Potentiometer-Widerstandswicklung eine weitere Widerstandswicklung und ein Endschalter derart vorgesehen sind, daß bei einer Arbeitsrichtung nur der Widerstand aus nur einer Wicklung und in der anderen Richtung beide Widerstände wirksam sind. Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Widerstandswicklungen in der einen Regelrichtung wird die mechanische und die elektrische Hysteresis der gesamten Regelanlage kompensiert bzw. ausgeglichen.
• Mit besonderem Vorteil sind die Widerstandswicklungen über die Weglänge des Schleifers hinweg nicht linear ausgebildet, d.h. es ist wechselnde Drahtstärke und damit wechselnder widerstand vorgesehen. Der Schleifer ist mit zwei Schleifkontakten ausgerüstet, von denen jeweils einer auf einer der beiden Wicklungen entlanggleitet. Es ist selbstverständlich auch möglich, die beiden Wicklungen auf getrennten Grundkörpern unterzubringen und mit je einem Schleifer mit je einem Schleifkontakt entsprechend abzugreifen.
• In allen Fällen ist der Endschalter auf den Drehsinn des Schleifers entsprechend derart ausgebildet, daß bei der einen Drehrichtung nur eine Wicklung und bei Drehrichtungsuskehr beide Widerstandswicklungen ein* geschaltet sind. Die beiden Widerstandswicklungen können sich über von einander getrennte Arbeitsbereiche des Schleifers erstrecken, wobei zwischen den Wicklungen bzw. Arbeitsbereichen zusätzlich Abgleich-Wicklungen bzw. Befestigungsorgane vorgesehen sind.
• Für manche Regelvorgänge bzw. -anlagen ist es notwendig, einen zusätzlich zum Endschalter vorgesehenen weiteren Schalter zum augenblicklichen Einschalten des Gerätes anzuordnen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Drehachse des Schleifers eine oder mehrere Nockenscheiben oder Betätigungsglieder für den bzw. die Endschalter trägt.
• Der Erfindungsgedanke ist in den zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht, und zwar zeigen: Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht auf das erfindungsgemäße Potentiometer; Fig. 2 eine weitere Ausfllhrungsform nach dem Gegenstand der Erfindung; Fig. 3 den elektrischen Schaltplan, Fig. 4 ein Regeldiagramm der Widerstands- und Stromwerte sowie des gesteuerten Mediums in Abhängigkeit vom Betätigungswinkel; Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Potentiometers; Fig. 6 eine Draufsicht gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5.
• Das erfindungsgemäße Potentiometer besteht im wesentlichen aus dem Grundkörper 1 auf den verschiedene Widerstandswicklungen 2, 3, 4 aufgebracht sind, di.
• für eine geringe Leistung auch in Schichtbauweise ausgeführt sein können. Die einzelnen Widerstandswicklungen sind in an sich bekannter Weise ait Anschlossen 5 und 6 ausgestattet. In Fig. 2 sind die Anschlüsse 5 und 6 als Festanschlüsse vorgesehen, während bei der in Fig, 1 6o*igten Ausführungsform der Anschluß 6 als verstellbare Abgreitschillc ausgebildet ist, die es gestattet, verschiedene Werte der Widerstandswicklung 4 fest einzustellen. Diese Einstellung richtet sich nach den besonderen Gegebenheiten der jeweiligen Regelanlage. Die in Fig, 1 dargestellten Widerstandswicklungen 3 und 4 sind eine durchgehende Wicklung, die nur aus Gründen der Klarheit und zur Kopensation des Hysteresesprungs unterteilt dargestellt sind.
• Der Schleifer 11 weist zwei Schleifkontakte 12 und 12' auf, die gemäß Fig. 1 durch den Schleifer 11 selbst leitend verbunden sind. Die Verwendung zwischen Schleifer 11 und Anschluß 7 wird durch die elektrische Leitung 9 hergestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die beiden Schleifkontakte 12 und 12' nicht leitend verbunden und von Ihnen führen jeweils die elektrischen Leitungen 9 und 10 zu dem Anschluß7 bzw. 8.
• Der Schleifer 11 sitzt in an sich bekannter Weise auf der Welle 13.
• In Fig. 3 ist der elektrische Schaltplan des Potentioalters dargestellt. Er ist entweder über die Leitung 19 und den elektrischen Schalter 16 oder direkt über die Leitung 17 an den Anschluß 5 der Widerstandswicklung 2 gelegt. Von der Widerstandswicklung 2 wird die Spannung über den Schleifkcntakt 12, die elektrische Leitung 9 zu Anschluß 7 geführt, der durch die elektrische Leitung 18 Dit den Anschluß 8 leitend verbunden ist. Der Anschluß 8 hat über die Leitung 10 Verbindung zu Schleifkontakt 12', der auf der Wicklung 3 verschiebbar ist. In die Wideratandstioklung 3 schließt sioh ein Widerstandswicklungteil 4 an, dessen Spannung suruhrung über den Anschluß 6 geschieht. Der Anschluß 6 hat über die elektrischen Leitungen 9 und 10 und 20 entweder direkten Anschluß ZUMl Magnetventil 21 oder zu einem elektronischen Steuerglied 22, welches seinerseits das Magnetventil regelt. Der Anschluß 8 ist durch eine Leitung 23 im Kurzschluß an die Leitung 19 bzw. den Anschluß 6 angeschlossen. In der Leitung 23 ist ein Endschalter 24 vorgesehen. Dieser Endschalter 24 wird nur in einer Regelrichtung betätigt, d.h. in der einen Regelrichtung ist der Kurzschluß durch die Leitung 23 hergestellt, während in der anderen Regelrichtung die Widerstandswicklungen 3 und 4 eingeschaltet sind. wierdursh wird die mechanische und elektrische Hysteresis der Regelanlage kompensiert.
• Zur näheren Erläuterung der Regelverhältnisse ist in Fig. 4 ein Diagramm der Widerstands- und Stromwerte sowie des gesteuerten Mediums in Abhängigkeit vom Betätigungswinkel des Potentiometers gezeigt. Die Kurve 25 ergibt den Widerstandswert der Widerstandswicklung 2 wieder, während die Kurve 26 dem Wert des Widerstandes 3 bzw. 3 und 4 und die Kurve 27 dem Widerstandswert der Wicklungen 2 und 3 bzw. 2 3 und 4 entspricht. Die Widerstandswerte der Wicklungen 2, 3 und 4 richten sich nach den Anforderungen. Diese Werte können sowohllinear wie nicht linear sein. Auch ist es möglich, die Widerstandswicklungen 2 und 3 Jeweils in mehrere Einzelsegmente aufzuteilen> deren ViderstandXs- und Belastungswerte von der Bauart des Magneten und des Regeltntilos abhängen. Beim Hochngoln der Anlage ist die Widerstandswicklung 3 bzw. 3 und 4 durch die Leitung 23 und den geschlossenen Endschalter 24 kurs geschlossen, so daß sich lediglich ein Widerstandswert gemäß der Kurve 25 ergibt, der eine Kurve 28 des Stromverlaufes beim Hochregeln bewirkt. Bei der Abwärtsregelung gilt für den Strom die Kurve 29. Die Kurven 28 und 29 bewirken eine Verstellung des gesteuerten Mediums nach der Kurve 300 Die Kurve 30 ist beim Hoch- und beim Niederregeln dieselbe, so daß sämtliche Hysteresis ausgeschaltet ist. Die verschiedenen Kurven 25 bis 30 sind in der Abhängigkeit vom Betätigungswinkel 31 dargestellt, der sich je nach den baulichen Gegebenheiten des Ptentiometers richtet. Die verschiedenen Wicklungen 2, 3, 4 können entweder auf einem oder auch auf mehreren Grundkörpern untergebracht sein.
• Die im Schaltplan nach Fig. 3 angegebenen Schalter 16 und 24 erfüllen unterschiedliche Funktionen. Der Schalter 24 ist in allen Anwendungsfällen erforderlich, während der Schalter 16 entfallen kann. Der Schalter 16 schaltet die Betriebsspannung 14 ein, wenn der Schleifer 11 aus der Nullage gebracht wird. Der Schalter 16 kann entfallen, wenn der Einschaltweg, bezogen auf den Betätigungsweg des Schleifers 11 bzw. der Schleifkontakte 12 und 12', nicht klein sein muß. Der Schleifer bzw.
• die Schleifkontakte werden dann in der Nullage auf dem Grundkörper 1 geführt.
• Wie die Figuren 5 und 6 zeigen, ist das Potentiometer in ein Gehäuse 32 eingebaut. Die Welle 13 des Potentiometers trägt einen Handhebel oder ein Gestänge od.
• dergl. 33 zur Betätigung der Regelung. Auf der Welle 13 ist ein Betätigungsglied, ein Fortsatz od. dergl. 34 über eine Rutschkupplung 35 vorgesehen. In der einen -Schaltstellung ist der Endschalter 24 geschlossen und in der anderen geöffnet. Die beiden Schalt stellungen entsprechen der jeweiligen Regelrichtung, die durch das Drehen des Handhebels 33 bestimmt wird. Der Endschalter 24 schaltet somit nur bei einer Abwärtsregelung die Widerstandswicklungen 3 und 4 bzw. 3 sofrt in Reihe mit der Widerstandswicklung 2.
• Am unteren Ende der Welle 13 kann eine Nockenscheibe 36 vorgesehen sein, die den Schalter t6 betätigt. Dieser Schalter ist ein einfacher Ein-Aus-Schalter, der in der einfachsten Ausführungsform auch entfallen kann.
• Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Potentiometers ist folgende: Beim Hochregeln wird der Schleifer 11 mit den Schleifkontakten 12 und 12' aus der Nullage gebracht, so daß der Schalter 16 betätigt und damit die Betriebsspannung 14 an die Widerstandswicklungen und an die Regelanlage angelegt wird. Fehlt der Schalter 16, so werden die Schleifkontakte 12, 12' vom Grundkhrper 1 auf die Widerstandswicklungen 2 und 3 bzw. 4 geführt und die Betriebsspannung 14 hierdurch angelegt. Die Schleirkontakte 12, 12' werden nun über die Widerstandswicklungen 2 und 3 geführt, wobei der Widerstandswert der Wicklung 2 immer kleiner wird, so daß die Spannung bzw. der Strom gemäß der Kurve 28 in Fig. 4 in der Spule des Magnetventils 21 größer werden. Die Widerstandswicklungen 3 bzw. 3 und 4 sind dabei durch den Endschalter 24 kurz geschlossen.
• Wird der Schleifer 11 mit seinen Schleifkontakten 12 und 12kot gleich aus welcher Stellung, rückwärts im Sinne einer Abwärtsregelung bewegt, so wird der End- Schalter 24 betätigt, so daß die Widerstandswerte der Wicklungen 2 und 3 bzw. 2 3 und 4 in Reihe geschaltet werden. Dieser erhöhte Widerstandswert gemäß der Kurve 27 in Fig. 4 hat einen geringeren Stromfluß gemäß der Kurve 29 zur Folge. Die. Arbeitskraft der Magnetspule 21 wird geringer. Dieser Schaltvorgang kompensiert die Remanenz und die mechanische und elektrische Hysteresis in der gesamten Regelanlage, so daß das gesteuerte Medium gemäß der Kurve 30 in Fig. 4 auf die kleinste Regelgröße in beiden Regelrichtungen reagiert.
• Die bei der Ausführungsforn gemäß Fig. 1 zusätzlich vorgesehene Widerstandswicklung 4 ist mit Hilfe des Anschlusses 6 einstellbar. Die Wicklung 4 dient somit als Anpassungsglied für den Widerstandssprung, der die relati1unterschiedliche Lage der Stromkurven 28 und 29 verursacht.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Potentiometer für die Steuerung von Magnetventilen in Druckmittelsteuerungen, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der üblichen Potentiometer-Widerstandswicklung (2) eine weitere Widerstandswicklung (3 bzw. 3 und 4) und ein Endschalter (24) derart vorgesehen sind, dass bei einer Arbeitsrichtung nur der Widerstand aus nur einer Wicklung (2) und in der anderen Richtung beide Widerstände (2 und 3 bzw.

3 und 4) wirksam sind.

2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandswicklungen (2, 3, 4) über die Weglänge des Schleifers (11) hinweg nicht linear ausgebildet sind, d.h. dass wechselnde Drahtstärke und damit wechselnder Widerstand vorgesehen ist.

3. Potentiometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifer (11) mit zwei Schleifkontakten (12, 12r) ausgerüstet ist, von denen jeweils einer auf einer der beiden Wicklungen (2,-3 und 4) entlanggleitet.

4. Potentiometer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Endschalter (24) auf den Drehsinn des Schleifers (11) ansprechend derart ausgobildet ist, dass bei der einen Drehrichtung nur etn Wicklung (2) und bei Drehrichtungsumkehr beide Vidctstandswicklungen (2 und 3 bzw, 2, 3 und 4) eingeschaltet sind.

5. Potentiometer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Widerstandswicklungen (2, 3) über voneinander getrennte Arbeitsbereiche des Schleifers (11) erstrecken und zwischen die Wicklungen bzw. Arbeitsbereiche zusätzlich Abgleichwicklungen (4) bzw. Befestigungsorgane eingesetzt sind0

6. Potentiometer nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen zusätzlich zum Endschalter (24) vorgesehenen weiteren Schalter (16) zum augenblicklichen Einschalten des Gerätes.

7. Potentiometer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Schleifers (11) eine oder mehrere Nockenscheiben (36) oder Betätiggungsglieder, Fortsätze und dergl. (34) für den Endschalter (24) bzw für den zusätzlichen Schalter (16) trägt.

L e e r s e i t e